一种适用于配电网络的取能电路与系统

1.本技术涉及电路技术领域，具体而言，涉及一种适用于配电网络的取能电路与系统。


背景技术：

2.现有的配电网络中，目前主要是利用光伏加蓄电池的组合为设备供电。然而，这种供电方式的缺陷主要在于：第一、过于依赖天气，当连续阴天时，该供电方式将无法稳定为设备提供足够的能量；第二、需要定期更换蓄电池，这样，导致维护成本增加。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本技术的目的在于提供一种适用于配电网络的取能电路与系统，能够不依赖于天气，稳定对设备进行供电，且无需定期更换蓄电池，从而降低了维护成本。
4.第一方面，本技术实施例提供了一种适用于配电网络的取能电路，所述取能电路包括：第一导体，第二导体，降压电路，负载端；
5.所述第二导体设置在输电线路与大地之间；
6.所述第一导体设置在所述第二导体与所述输电线路之间；
7.所述第一导体分别与所述输电线路以及所述降压电路的第一端电连接；
8.所述降压电路的第二端与所述第二导体电连接；
9.所述降压电路的第三端与所述负载端的第一端电连接；
10.所述降压电路的第四端与所述负载端的第二端电连接；
11.所述负载端两端的电压不超过所述负载端的额定工作电压。
12.在一种可能的实施方式中，所述降压电路包括：降压变压器；
13.所述降压变压器的一次侧的第一端与所述第一导体电连接；
14.所述降压变压器的一次侧的第二端与所述第二导体电连接；
15.所述降压变压器的二次侧的第一端与所述负载端的第一端电连接；
16.所述降压变压器的二次侧的第二端与所述负载端的第二端电连接。
17.在一种可能的实施方式中，所述降压电路还包括：补偿电容；
18.所述补偿电容的第一端与所述降压变压器的一次侧的第一端电连接；
19.所述补偿电容的第二端与所述降压变压器的一次侧的第二端电连接。
20.在一种可能的实施方式中，所述取能电路还包括：第三导体，电压采集电路；
21.所述第三导体设置在所述第一导体与所述第二导体之间；
22.所述电压采集电路的第一端与所述第一导体电连接；
23.所述电压采集电路的第二端与所述第三导体电连接；
24.所述电压采集电路，用于采集所述第一导体与所述第三导体之间的电势差。
25.在一种可能的实施方式中，所述电压采集电路包括：测量电阻，测量电容；
26.所述测量电阻的第一端与所述测量电容的第一端电连接；
27.所述测量电阻的第二端与所述测量电容的第二端电连接；
28.所述测量电容的第一端还与所述第一导体电连接；
29.所述测量电容的第二端还与所述第三导体电连接。
30.在一种可能的实施方式中，所述补偿电容的电容值满足c0＝1/(ω2lm)-c
i2
，其中，c0为所述补偿电容的电容值，ω为所述输电线路的电压的角频率，lm为所述降压变阻器的励磁电感，c
i2
为所述第一导体与所述第二导体之间的感生电容的电容值。
31.在一种可能的实施方式中，所述第一导体和所述第二导体的材质为金属。
32.在一种可能的实施方式中，所述第三导体的材质为金属。
33.在一种可能的实施方式中，所述测量电容的电容值在0nf～10nf之间，所述测量电阻的阻值在4.7千欧姆～1兆欧姆之间。
34.第二方面，本技术实施例还提供了一种适用于配电网络的取能系统，包括如第一方面任一项所述的取能电路。
35.本技术实施例提供的一种适用于配电网络的取能电路与系统，能够不依赖于天气，稳定对设备进行供电，且无需定期更换蓄电池，从而降低了维护成本。
附图说明
36.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
37.图1示出了本技术实施例提供的一种适用于配电网络的取能电路的结构示意图；
38.图2示出了本技术实施例提供的另一种适用于配电网络的取能电路的结构示意图；
39.图3示出了本技术实施例提供的另一种适用于配电网络的取能电路的结构示意图；
40.图4示出了本技术实施例提供的另一种适用于配电网络的取能电路的结构示意图；
41.图5示出了本技术实施例提供的另一种适用于配电网络的取能电路的结构示意图；
42.图6示出了图5中的感生电容示意图；
43.图7示出了图5的等效电路图。
44.附图标记说明：1-第一导体；2-第二导体；3-降压电路；4-负载端；5-输电线路；6-大地；7-降压变压器；8-补偿电容；9-第三导体；10-电压采集电路；11-测量电阻；12-测量电容。
具体实施方式
45.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，本技术中附图仅起到说明和描述的目的，并不用于限定本技术的保护范围。另外，应当理解，示意性的附
图并未按实物比例绘制。本技术中使用的流程图示出了根据本技术的一些实施例实现的操作。应该理解，流程图的操作可以不按顺序实现，没有逻辑的上下文关系的步骤可以反转顺序或者同时实施。此外，本领域技术人员在本技术内容的指引下，可以向流程图添加一个或多个其他操作，也可以从流程图中移除一个或多个操作。
46.另外，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
47.需要说明的是，本技术实施例中将会用到术语“包括”，用于指出其后所声明的特征的存在，但并不排除增加其它的特征。
48.为便于对本实施例进行理解，对本技术实施例提供的一种取能电路与系统进行详细介绍。
49.参照图1所示，为本技术实施例提供的一种适用于配电网络的取能电路的结构示意图，所述取能电路包括：第一导体1，第二导体2，降压电路3，负载端4；
50.所述第二导体2设置在输电线路5与大地6之间；
51.所述第一导体1设置在所述第二导体2与所述输电线路5之间；
52.所述第一导体1分别与所述输电线路5以及所述降压电路3的第一端电连接；
53.所述降压电路3的第二端与所述第二导体2电连接；
54.所述降压电路3的第三端与所述负载端4的第一端电连接；
55.所述降压电路3的第四端与所述负载端4的第二端电连接；
56.所述负载端4两端的电压不超过所述负载端4的额定工作电压。
57.优选的，第一导体和第二导体可以为平板式的构造；
58.优选的，第二导体和大地之间的距离在达到第二导体的尺寸的10倍以上时，电路整体的稳定性会较高。
59.参照图2所示，为本技术实施例提供的另一种适用于配电网络的取能电路的结构示意图，在一种可能的实施方式中，所述降压电路包括：降压变压器7；
60.所述降压变压器7的一次侧的第一端与所述第一导体1电连接；
61.所述降压变压器7的一次侧的第二端与所述第二导体2电连接；
62.所述降压变压器7的二次侧的第一端与所述负载端4的第一端电连接；
63.所述降压变压器7的二次侧的第二端与所述负载端4的第二端电连接。
64.参照图3所示，为本技术实施例提供的另一种适用于配电网络的取能电路的结构示意图，在一种可能的实施方式中，所述降压电路还包括：补偿电容8；
65.所述补偿电容8的第一端与所述降压变压器7的一次侧的第一端电连接；
66.所述补偿电容8的第二端与所述降压变压器7的一次侧的第二端电连接。
67.参照图4所示，为本技术实施例提供的另一种适用于配电网络的取能电路的结构示意图，在一种可能的实施方式中，所述取能电路还包括：第三导体9，电压采集电路10；
68.所述第三导体9设置在所述第一导体1与所述第二导体2之间；
69.所述电压采集电路10的第一端与所述第一导体1电连接；
70.所述电压采集电路10的第二端与所述第三导体9电连接；
71.所述电压采集电路10，用于采集所述第一导体1与所述第三导体9之间的电势差。
72.电压采集电路10的第三端和第四端可以连接电压传感器设备，电压传感器设备用于根据不同时刻的电势差绘制并显示相应的电压(电势差)波形图(第一导体1与第三导体9之间的电势差的波形图能够反映输电线路5的过电压的变化情况，也就是说，本技术还提供了输电线路5的过电压的测量通道，以便相关人员实时获取输电线路5的运行状况，从而能够在必要时采取保护措施)。
73.参照图5所示，为本技术实施例提供的另一种适用于配电网络的取能电路的结构示意图，在一种可能的实施方式中，所述电压采集电路包括：测量电阻11，测量电容12；
74.所述测量电阻11的第一端与所述测量电容12的第一端电连接；
75.所述测量电阻11的第二端与所述测量电容12的第二端电连接；
76.所述测量电容12的第一端还与所述第一导体1电连接；
77.所述测量电容12的第二端还与所述第三导体9电连接。
78.测量电阻11的第一端和第二端可以连接电压传感器设备。
79.参照图6所示，为图5中的感生电容示意图，其中，图6中的c
i0
为第一导体1与第三导体9之间的感生电容，c
i1
为第二导体2与第三导体9之间的感生电容，c
i2
为第一导体1与第二导体2之间的感生电容，c
i3
为第二导体2与大地6之间的感生电容(也即第二导体2的对地电容)。
80.参照图7所示，为图5的等效电路图，其中，图7中的c
i0
为第一导体1与第三导体9之间的感生电容，c
i1
为第二导体2与第三导体9之间的感生电容，c
i2
为第一导体1与第二导体2之间的感生电容，c
i3
为第二导体2与大地6之间的感生电容(也即第二导体2的对地电容)，lm为降压变压器7的励磁电感，rm为降压变压器7的励磁电阻，r
l
为负载端4的等效电阻，c0为补偿电容8，n为第一匝数与第二匝数的比值，第一匝数为降压变压器7的一次侧的第一端与降压变压器7的一次侧的第二端之间的线圈匝数，第二匝数为降压变压器7的二次侧的第一端与降压变压器7的二次侧的第二端之间的线圈匝数，cg为测量电容12，us为输电线路5的相电压。
81.那么，便可以通过以下公式确定负载端4两端的电压：
[0082][0083][0084][0085]
其中，c
i0
为第一导体1与第三导体9之间的感生电容(的电容值)，c
i1
为第二导体2与第三导体9之间的感生电容(的电容值)，c
i2
为第一导体1与第二导体2之间的感生电容(的电容值)，c
i3
为第二导体2与大地6之间的感生电容(的电容值，也即第二导体2的对地电容的电容值)，lm为降压变压器7的励磁电感(的电感值)，rm为降压变压器7的励磁电阻(的阻值)，r
l
为负载端4的等效电阻(的阻值)，c0为补偿电容8(的电容值)，n为第一匝数与第二匝数的
比值，第一匝数为降压变压器7的一次侧的第一端与降压变压器7的一次侧的第二端之间的线圈匝数，第二匝数为降压变压器7的二次侧的第一端与降压变压器7的二次侧的第二端之间的线圈匝数，cg为测量电容12(的电容值)，us为输电线路5的相电压(的电压值)。
[0086]
在一种可能的实施方式中，所述补偿电容8的电容值满足c0＝1/(ω2lm)-c
i2
，其中，c0为所述补偿电容8的电容值，ω为所述输电线路5的电压的角频率，lm为所述降压变阻器7的励磁电感，c
i2
为所述第一导体1与所述第二导体2之间的感生电容的电容值。
[0087]
补偿电容8的电容值满足c0＝1/(ω2lm)-c
i2
，即意味着补偿电容8与降压变压器7的励磁电感能够达成并联谐振，从而减小了降压变压器7的功率损耗，提升了可为负载端4提供的工作功率。
[0088]
在一种可能的实施方式中，所述第一导体1和所述第二导体2的材质为金属。
[0089]
在一种可能的实施方式中，所述第三导体9的材质为金属。
[0090]
在一种可能的实施方式中，所述测量电容12的电容值在0nf～10nf之间，所述测量电阻11的阻值在4.7千欧姆～1兆欧姆之间。
[0091]
优选的，经过实验，若测量电阻11的第一端和第二端连接有电压传感器设备，在测量电容12的电容值为0nf且测量电阻11的阻值为57千欧姆的情况下，电压传感器设备根据不同时刻的电势差所绘制的电压(电势差)波形为标准波形(测量电阻11的阻值越大，采集电压波波尾下沉率越小，波头越平；测量电容12的电容值越大，电压波幅值越小，另外，采用本技术中的电路结构，十分易于实验人员调整出标准波形)。
[0092]
本技术实施例提供的一种适用于配电网络的取能电路，能够不依赖于天气，稳定对设备进行供电，且无需定期更换蓄电池，从而降低了维护成本。
[0093]
本技术实施例还提供了一种适用于配电网络的取能系统，所述取能系统包括如上述任一实施方式所述的取能电路。
[0094]
本技术实施例提供的一种适用于配电网络的取能系统，能够不依赖于天气，稳定对设备进行供电，且无需定期更换蓄电池，从而降低了维护成本。
[0095]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考方法实施例中的对应过程，本技术中不再赘述。在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、系统和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0096]
所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0097]
另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
[0098]
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以
存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0099]
以上仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。